Étude de l'oxydation de composés insaturés en tube à onde de choc

Study of the oxidation of unsaturated hydrocarbons using a shock tube

• Auteur / Autrice : Najib Belmekki
• Direction : Frédérique Battin-Leclerc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composés insaturés

Oxydation

Xylènes

Composés aromatiques

Moteurs -- Combustion

Automobiles

Résumé

L'optimisation du rendement des moteurs à allumage commandé et la reformulation des carburants (essence et diesel) ayant pour but la réduction des émissions nocives rendent indispensable une représentation détaillée des mécanismes de combustion basée sur l'écriture de processus élémentaires. Néanmoins, si le mécanisme d'oxydation primaire des alcanes est maintenant relativement bien compris, les réactions des composés insaturés et aromatiques ne sont pas encore bien définies. Un travail expérimental à été réalisé en tube à onde de choc et a permis d'étudier la réaction globale d'oxydation à haute température (> 1100 K) et haute pression (> 6 bar) du 1- butyne, du 2-butyne, du 1-butène, et des otho-, para et méta-xylènes. Des mécanismes détaillés des réactions du 1-butyne, du 2-butyne et du 1-butène ont été développés et validés en comparant les résultats de simulations aux résultats expérimentaux obtenus pour les délais d'auto-inflammation. Dans les conditions de cette étude, les trois xylènes ont la même réactivité. Ce résultat est qualitativement en accord avec le fait que les xylènes ont des constantes de vitesse très proches pour les décompositions unimoléculaires formant des atomes d'hydrogène et des radicaux méthylbenzyles, qui sont des réactions déterminantes pour les délais d'auto-inflammation.

The optimization of functioning of spark ignited engines and the reformulation of automobile fuels (gasolines or Diesel fuels) in order to decrease the quantities of pollutants emitted require a fundamental approach built on predictive kinetic mechanisms based on the writing of elementary reactions. Nevertheless, if the primary mechanism of the oxidation of alkanes is now well understood, the reactions of unsaturated and aromatic compounds are not yet well defined. An experimental work has been performed using a shock tube ans has allowed us to study the the global oxidation reactions of 1-butyne, 2-butyne, I-butene and otho-, para et meta-xylenes at high temperatures (> 1100 K) and high pressure (> 6 bar). Detailed kinetic mechanisms have been developped and validated by comparing experimental and computed ignition delays. In the conditions of this study, the three xylenes show the same reactivity. This results agrees qualitatively with the measurement of similar values for the rate constants of the unimolecular decompositions giving hydrogen atoms and methylbenzyl radicals, since these reactions are very important for auto-ignition delays.